DD217196A1

DD217196A1 - Verfahren zur entfernung von nitrat- und/oder schwermetallionen aus wasser

Info

Publication number: DD217196A1
Application number: DD24276382A
Authority: DD
Inventors: Wolfgang Starke; Joerg Wotzka; Ulrich Gohlke; Klaus Dietrich
Original assignee: Inst F Wasserwirtschaft Berlin
Priority date: 1982-08-25
Filing date: 1982-08-25
Publication date: 1985-01-09

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entfernung von in Wasser geloesten Nitrat- und Schwermetallionen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Entfernung von Nitrat- und/oder Schwermetallionen ueber eine Flockung und Sedimentation aus waessrigen Loesungen zu entwickeln. Es wurde gefunden, dass bei Zugabe von in Saeure oder Lauge geloesten Acryloguanaminen mit einer Molmasse von 2 000 als Flockungsmittel zu waessrigen Loesungen, die Nitrat- und/oder Schwermetallionen enthalten, ihre Entfernung moeglich wird. Die Nitrat- und Schwermetallionen werden beim Ausflocken des Copolymeren ueber eine Salzbildung bzw. Brueckenbindung an die entstehende Flocke gebunden. Das Verfahren wird vorzugsweise bei der Trinkwasseraufbereitung eingesetzt und erlaubt erstmalig die Entfernung von Nitrationen ueber eine Flockung und Sedimentation.

Description

Verfahren zur Entfernung von Nitrat- und/oder Schwer^ metallionen aus, V/asser

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entfernung von * in Wasser enthaltenen Nitrat- und/oder Schwermetallionen. " Vorzugsweise soll das Verfahren in der Trinkwasseraufbereitung und Abwasserbehandlung eingesetzt werden»

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen Ss ist bekannt, Nitrationen aus dem Wasser durch mikrobielle Prozesse zu' entfernen. Im Rahmen des Stickstoffkreislauf es wird entweder das Nitrat in Organisch· gebundenen Stickstoff überführt (Biomasse) oder aber auch bis zum gasförmigen Stickstoff abgebaut. Dieses Verfahren wird in Trinkwasseraufbereitungswerken, in Abwässerwerken sowie in Standgewässern als auch im Grundwasser angewandt, , · Sine weitere Möglichkeit der Entfernung von !Titrationen be- . steht in der Anwendung von Ionenaustauschern* Der Ionenaustausch ist ein stöchiometrisch ablaufender Verteilungsvorgang, . bei dem die Nitrat-wie auch Nitritionen aus dem Wasser gegen andere Ionen, die.an einen Peststoff fixiert sind, ausgetauscht werden. Für die Nitrationenentfernung werden vorzugsweise Anionenaustauscher vom Wofatit-Typ eingesetzt.

Es ist auch bekannt, Nitrationen durch Umkehrosmose zu entfernen. Das Rückhaltevermögen der eingesetzten Membranen für Nitrationen liegt zwischen 90 und.95%. Daneben sind auch Verfahren bekannt, die die angeführten Verfahren in Kombination

Zur Entfernung von Schwermetallionen aus wässrigen lösungen wird die Ausflockung mit Eisen (IH)-Chlorid und Natriumsulfid und nachfolgender Sedimentation eingesetzt. Es ist auch bekannt, die Schwermetallionen durch Ionenaus- , tausch unter Anwendung eines schwebenden Adsorptionsbettes zu entfernen. Weiter ist es bekannt, die die Schwermetallionen enthaltende Lösung durch ein Bett mit modifizierter Aktivkohle zu filtrieren. Als Modifikatoren werden Thiole, vorzugsweise Alkyl~Alkenyl~ oder Arylmercaptane eingesetzt. Weiterhin ist bekannt, Schwermetallionen .durch Komplexbildung aus wässrigen Lösungen zu entfernen« Als Komplexbildner werden zum Beispiel Mercaptide oder .Hydroxy-Ethercarbonsäuren eingesetzt· ; .

Die genannten Verfahren z.B. zur'biologischen Denitrifikation oder aber Schwermetallionenentfernung über ein Bett aus Aktivkohle macht es schwierig, die angelagerten Massen zu entfernen. Bei Arbeiten mit Ionenaustauscher müssen diese in regelmäßigen Abständen regeneriert werden. Bei den als Komplexbildnern eingesetzten Mercaptiden ist man auf bestimmte Verbindungen festgelegt,, da die meisten im Handel erhältlichen Mercaptanverbindungen einen unange.'nehmen Geruch haben und bei Raumtemperatur als Gas vorliegen.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, sowohl Nitrat- als auch Schwermetalliönen aus wässrigen Medien nebeneinander zu entfernen und die Schwermetalle in einfacherweise zurückzugewinnen»

Darlegung des Wesens der Erfindung :

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Entfernung von Nitrat» und/oder Schwermetallionen über eine Flockung und Sedimentation aus wässrigen Lösungen zu;entwickeln« Es wurde gefunden, daß bei Zugabe von in Säure oder Lauge gelösten Acryloguanaminen mit einer Molmasse von > 2000, wobei das Copolymere Einheiten der Struktur

-.CH,

- CH

C = Oi η

-CH

j—€H -C -

- CH

* I N- * C

C .« .CH-

- CH₇

CH - CH,

aufweist, worin die Indices (m, n, o, p_s r) die Konzentration der Monomereinheiten im Copolymeren kennzeichnen und jeweils zwischen O und 1000 variieren; eine Entfernung von Nitrat- und/oder-Schwer-.· metallionen aus wässrigen Lösungen erfolgt.

Die Reaktion verläuft über die Ausflockung des zugegebenen Copolymeren und die Bindung der Nitrate und Schwermetallionen über eine Salz-bildung bzw. Brückenbindung an die entstehenden Flocken. Es wurde weiterhin gefunden, daß bei einer fraktionierten Zugabe des erfindungsgemäßen Mittels eine Vergrößerung der Eliminierungsrate der zu entfernenden Verbindung erfolgt. Das neue Verfahren kann bereits ab einem pH»\7ert von 2,0 mit gutem Erfolg eingesetzt werden und der Flqckungs- und Sedimentationsverlauf erfolgt schon bei Temperaturen oberhalb des Gefrierpunktes von Wasser mit gutem Erfolg. Dadurch ist das Verfahren gut bei der Trinkwasserbehandlung im Winter einsetzbar. Müssen Schwermetallionen aus wässrigen Medien mit entfernt werden, so erreicht, man die besten Ergebnisse, wenn die Zugabe des als Flockungsmittel eingesetzten Copolymeren im schwach alkalischen Medium erfolgt. ₍

Der gut Sedimentierfähige und entwässerbare Schlamm erlaubt eine ökonomische Rückgewinnung der gebundenen Schwermetalle. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es zum erötesn Mal gelungen, Mitrationen über eine Flockung und Sedimentation aus wässrigen Lösungen zu entfernen. Ein weiterer Vorteil ist die gleichzeitige Entfernung von Nitrat- und Schwermetallionen. Die Erfindung soll nachfolgend an Beispielen näher erläutert

Beispiel 1 ;'.; ,.

Zur Feststellung der Nitrateliminierung wurde eine wässrige Lösung mit einem Gehalt von 100 mg/1 Nitratiönen hergestellt.· Zu einer Menge vonNTQOO'ml wurden 10 bis 60 ml einer sauren wässrigen Lösung des erfindungsgemäßen Flockungsmittels mit 'unterschiedlichen Mengen an Flockungsmittel bei pH-Werten zwischen 2,8 und 6,4 hinzugegeben und die prozentuale Eliminierung an Nitrationen gemessene Die Ergebnisse sind aus der nachfolgenden Tabelle zu entnehmen.

Plο ckungsmi11 elmenge img/1)

Eliminierung

pH-Wert¹

100 200 300 400 500 600

+) fraktionierte Flockung

19,5 29,5 32,8

37,9 39,3 48,7

6,4

2,8

Die Ergebnisse zeigen, daß die Zugabe geringer Mengen des erfindungsgemäßen Mittels die Nitrationen aus dem .Wasser so weit entfernt, daß sein Einsatz für die Trinkwasserverwendung ohne evtl. schädliche Nebenwirkungen möglich wird."' Gleichzeitig wird deutlich, daß eine fraktionierte Zugabe des Flockungsmittels eine bessere Eliminierung ergibt.

Beispiel 2

Zur Ermittlung der Eliminierungsrate von Schwermetallionen wird eine wässrige Lösung bereitet, die eine Menge von 1QO mg/1 Kupfer in Form von GuSQ.-5H₉O enthält« Zu 1000 ml dieser , ' Lösung wurden 5 bis 35 ml einer alkalischen wässrigen Lösung mit unterschiedlichen Mengen des erfindungsgemäßen Flockungsmittels hinzugegeben» Die Reaktion erfolgte im alkalischen pH-Wertbereich» . _: ,

Die Ergebnisse sind aus der nachfolgenden Tabelle zu entnehmen. . ··..'

Flockungsinittelzugabe Eliminierung pH-Wert

(mg/l) ^! %

100 . ' ' ' 7.2 ' . . 0,5

200 ; 76 . . . 8,5

250 / 81 '' 8,7 ,

300 . . . 95 ' .' . 8,6 '

.350 . . . S3,8 , , 8,75 .

Es zeigt' sich, daß· solion Lösungen mit geringen Mengen an erfind ungs gemäß ein ,Flockungsmittelzusatz mehr als 50% der Metallionenmenge eliminieren. .

Bei größerer Zugabe des Flockungsmittels wird eine praktisch vollständige Entfernung aus dem Wasser erreicht.

Claims

Erfindungsanspruch

1·. Verfahren zur Entfernung von in Wasser gelösten Ni trat- und/oder Schwermetallionen, gekennzeichnet dadurch, daß man Acryloguanamin-Copolymere mit einer Molmasse > 2000, wobei das Copolymere Einheiten der Struktur

CH,

CH-C

= 0

GH,

H-

-HH,

CH,

C.

CH-I

C I

OH

= .0

lO

.--CH

-CH₂

C
CH-

- CH - CH,

.Λ ρ

CH₁

aufweist, worin die Indices (m, η, ο, ρ, r) die Konzentration der Monomereinheiten im Copolymeren kennzeichnen und jeweils zwischen 0 und 1,000. variieren^ dem mit -Nitrat- und/oder Schwermetallionen verunreinigten Wasser zusetzt und die Flockung schon ab einem pH-Wert von 2,0 υ ad Temperaturen oberhalb des Gefrierpunktes des Wassers erfolgt,

2·'Verfahren nach Punkt Ί, gekennzeichnet ,dadurch, daß die Entfernung der Schwermet all ionen vorzugsweise bei' einem pH-Wert im schwach alkalischen Bereich erfolgt=,